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初中物理:F不能等于G,你知道吗?

更新时间:2023-07-28 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

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浮力是小学数学的重要知识。 由于估算公式多变,朋友们在解决问题的过程中思考不好,很容易犯一些错误。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

例如:一个容器质量为1公斤,体积为0.001立方米,底部面积为0.01平方米,装满水液体压强公式推理,水深为0.2m。 求:5Xr物理好资源网(原物理ok网)

(1)水对容器顶部的压力浮力。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

(2)容器对地面的压力浮力。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

(1)在回答第一个问题的过程中,有的中学生可能会错误地认为容器顶部水的压力估算为F=G=mg,然后用水的体积来估算重力水的压力,等于水对容器顶部的压力。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

错误原因是:在题中没有说出容器形状的情况下,错误地认为水对容器顶部的压力一定等于液体的重力。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

所以,5Xr物理好资源网(原物理ok网)

防止错误的关键是了解容器顶部液体的压力(F)与容器内液体的重力(G)之间的关系。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

你可能不明白为什么这题F不能等于G!5Xr物理好资源网(原物理ok网)

为了解释F和G的关系,我用了一个巧妙的方式来推理:5Xr物理好资源网(原物理ok网)

如图↑↑↑5Xr物理好资源网(原物理ok网)

液体压强推导公式_液体压强公式怎么推出来的_液体压强公式推理5Xr物理好资源网(原物理ok网)

如果容器的顶部保持不变,当容器的侧壁由立式(圆柱形容器)变为小口有底的大容器时,由于顶部上升,液体的深度必然增加。顶部保持不变。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

这样,根据公式,液体的浮力就会增大,而根据公式F=ps,液体对容器顶部的压力也会增大。 (这个推理过程无可挑剔!)5Xr物理好资源网(原物理ok网)

液体的重力保持不变,但容器顶部的压力却增加了! 证明 F 和 G 并不总是相等。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

所以看来F=G不能用在这个问题上。 (仅限特殊情况:可用于圆柱形容器。)5Xr物理好资源网(原物理ok网)

回到这个问题的情况分析,我们发现容器底部面积为0.01 m 2液体压强公式推理,体积为0.001 m 3 ,水深为0.2 m。 可见,不满足V=Sh,也就是说,该容器根本不是圆柱形容器。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

由于液体与固体具有不同的特性,当容器形状未知时,不能用F=G作为已知条件,而确定液体的浮力。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

那么液体的压力呢? 事实上,浮力估计公式P=F/S仍然可以使用,所以我们将其改为F=ps。 如果液体的浮力和受力面积已知,我们是否可以轻松求解容器方程? 顶部的浮力。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

因此,第一个子问题的正确解题流程如下:5Xr物理好资源网(原物理ok网)

(2)容器对地面压力浮力的估算5Xr物理好资源网(原物理ok网)

错误的情况往往是这两种:F=F水+G容量; 或者写成F=G容量5Xr物理好资源网(原物理ok网)

整个问题都是误判造成的,之前的努力都白费了。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

原因是目前还不清楚固体物体放置在水平地面上时的压力是多少。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

l 让我们先回顾一下生活中的经历,把一瓶水放在我们的手中。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

瓶子对对手的压力=手的力量=瓶子和水的总重力5Xr物理好资源网(原物理ok网)

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下图中的三个集装箱底面积相同,高度相同,空箱重量也相同。 如果装满了水,想象一下,如果你把这三个容器拿在手里,哪一个需要更大的力气才能握住它?5Xr物理好资源网(原物理ok网)

让我们回到前面提到的帕斯卡分桶实验。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

水桶顶部从水中承受很大的浮力(实际上也承受很大的压力),而地面则没有承受太大的压力。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

总之5Xr物理好资源网(原物理ok网)

容器在桌面上的压力=容器和水的总重量5Xr物理好资源网(原物理ok网)

所以5Xr物理好资源网(原物理ok网)

问题2的正确答案应该是:5Xr物理好资源网(原物理ok网)

m 水 = ρ 水 V 水 = 0.001 m3 × 1000 kg/m3 = 1 kg。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

m 总量 = m 水 + m 体积 = 1 kg + 1 kg = 2 kg。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

F=G=m 总g=2kg×9.8N/kg=19.6N。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

P=F/S=19.6 N ÷ 0.01 m2=1960 Pa。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

朋友们你们懂我的意思吗?5Xr物理好资源网(原物理ok网)

你可以来尝试一下类似的问题。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

如图所示,尖头茶具质量为400g,底部面积为40cm2,内装沸水0.6kg,置于面积为1m2的水平桌子中央。 求:(1)水对茶具顶部的压力; (2)茶壶放在桌子上的浮力。5Xr物理好资源网(原物理ok网)

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